最新研究挑战天文学界关于太空水冰结构的既有共识,发现其在无序结构中最多可达25%由晶体组成。
此前普遍认为,在太空零下100至200摄氏度的极端低温环境下,水冰无法形成类似地球雪花的有序晶体结构。然而,这项研究表明,太空中的水冰并非完全无序,而是可能包含一定程度的晶体结构。
研究人员来自伦敦大学学院和剑桥大学,他们通过不同方式模拟了水冰在太空环境下的冻结过程。一种模拟方法是以不同速率冷却水至零下120摄氏度,另一种则从规则排列的冰分子开始并随机打乱其结构。
结果显示,首次模拟形成的冰块中晶体比例可达20%,晶体直径仅为3纳米,嵌入于无序结构之中。第二种模拟甚至显示晶体成分占比高达25%。
研究团队还利用X射线束照射各种方式生成的无序冰,并通过反射模式验证其分子结构。实验进一步表明,无序冰在再结晶过程中会保留初始形态的记忆特征,说明其晶体结构具有一定的稳定性。
该研究有助于深化对宇宙中水冰性质的理解,因其广泛参与包括行星形成、星系演化及物质循环在内的多种宇宙过程。
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